【摘要】：海床侵蝕與淤積監(jiān)測是海岸帶研究與保護的重要內(nèi)容,關(guān)系到海岸工程的穩(wěn)定、近岸生態(tài)平衡、沉積物運移等諸多方面,具有重大經(jīng)濟意義與社會意義。本文是在國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)課題“風暴過程中沉積物再懸浮通量原位監(jiān)測技術(shù)(No.2008AA09Z109)”的資助下開展研究工作,旨在對海床蝕積過程監(jiān)測技術(shù)進行研究,設(shè)計開發(fā)一套在原位實時自動監(jiān)測海床侵蝕淤積過程的系統(tǒng),為海床蝕積過程研究及沉積物運移研究提供支持。 本研究從介紹蝕積監(jiān)測技術(shù)入手,通過總結(jié)以往技術(shù)的優(yōu)缺點引出本次研究所開發(fā)的海床蝕積實時自動監(jiān)測系統(tǒng),就其軟硬件特點、數(shù)據(jù)處理方法等展開介紹,探討判定海床界面位置的有效方法,并通過一系列試驗驗證數(shù)據(jù)處理技術(shù)的效果、檢驗系統(tǒng)的整體工作情況,為下一步監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)化、海床蝕積測量與沉積物運移研究提供支持。 首先,論文介紹了國內(nèi)外各種海床侵蝕淤積監(jiān)測技術(shù)及與海床蝕積相關(guān)的理論背景,根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足及現(xiàn)場監(jiān)測的需要,提出應(yīng)用電阻率探桿作為監(jiān)測手段的具體思路。 其次,在考慮現(xiàn)場條件和電阻率探桿特點的基礎(chǔ)上,本文詳細設(shè)計介紹了一套可以實現(xiàn)海床蝕積過程實時自動監(jiān)測的系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由電阻率探桿、采集控制部分、控制艙、GPRS模塊、浮漂、太陽能供電裝置、GPS、三腳架等部件及相關(guān)軟件組成,本文對各部分之間的連接形式和受力情況進行對比優(yōu)化,最終確定各項參數(shù)等。 再次,本文詳細介紹了基于電阻率監(jiān)測結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法,對比常用的界限值法、曲線擬合法、局部突變點分析方法及小波分析方法的特點,并最終選定以小波分析為主的海床蝕積過程數(shù)據(jù)處理方案,選擇合適的數(shù)據(jù)處理軟件并完成部分程序編寫工作,最大化實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動處理與分析,提高監(jiān)測精度和效率。最后,論文主要介紹了在系統(tǒng)設(shè)計研發(fā)過程中開展的一系列室內(nèi)外試驗,通過對試驗結(jié)果的分析,獲取不同沉積物海床在蝕積過程的電阻率變化特征,檢驗數(shù)據(jù)處理方法的有效性,測試系統(tǒng)的工作性能,同時獲得大量科研數(shù)據(jù),為精確獲得海床的蝕積信息和沉積物運移研究提供幫助。 本文首次實現(xiàn)了基于電阻率測量的現(xiàn)場海床蝕積過程實時自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā),編寫數(shù)據(jù)處理程序并開發(fā)配套軟件。通過開展室內(nèi)外試驗及對眾多試驗數(shù)據(jù)的分析得出,本系統(tǒng)能實時、自動測量海床附近電阻率值,遠程傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù),可用于精確判定海床界面位置及其隨時間的變化,具有良好的工作性能。本研究豐富了海床蝕積監(jiān)測技術(shù),為實現(xiàn)現(xiàn)場蝕積過程的長期無人值守監(jiān)測邁出了關(guān)鍵性一步。本系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用范圍和發(fā)展前景。
【圖文】：

原位的三腳架方法[7]，如圖1-1所示，它是將自容式濁度計、激光粒度儀、流速計等傳感器組合在一起固定于三腳架上，然后下放至測量位置海床面上，來獲取一段時間內(nèi)的水動力參數(shù)與沉積物參數(shù)，對研究區(qū)的沉積物蝕積過程建立各種模型，，進行蝕積量計算[8][9]。三腳架法的廣泛應(yīng)用，為沉積物傳輸理論研究提供許多現(xiàn)場數(shù)據(jù)，極大地促進了理論的發(fā)展。例如美國在Eel River 河口開展的STRATAFORM 項目研究中，使用配備了多種監(jiān)測儀器的三腳架設(shè)備來監(jiān)測現(xiàn)場海洋沉積物的傳輸過程[10]。但由于沉積物特性（沉積物類型、生物擾動等）差異、水動力條件復雜，加之監(jiān)測和分析計算的過程較復雜，計算結(jié)果有時候并不能完全反映實際的凈侵蝕量，這類基于參

海床蝕積過程實時自動監(jiān)測技術(shù)淤積狀況最直接有效的方法是測定海床界面的床界面高程測量的基本方法。該方法應(yīng)用水準中并出露于海床面上的標記樁作為參考，人工獲得海床界面變化信息[1][12]。后來有學者對這可移動的測量裝置，并通過大量點測獲取空間仍是基于參考點直接量取海床的相對高程，效率用上有較大的局限性。
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：P737.1

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本文編號：2644069